उत्प्रेरक के प्रभाव में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन। गैसोमेट्रिक विधि का उपयोग करके उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड अपघटन की प्रतिक्रिया दर का अध्ययन। वी ब्लैक लेड सल्फाइड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड
शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड प्राप्त करने वाले 19वीं सदी के कई शोधकर्ताओं ने इस यौगिक के खतरों को नोट किया। इसलिए, जब उन्होंने एन को अलग करने की कोशिश की
2 ओ 2 पानी से डायथाइल ईथर के साथ तनु विलयन के निष्कर्षण के बाद वाष्पशील ईथर के आसवन से, परिणामी पदार्थ कभी-कभी बिना किसी स्पष्ट कारण के फट जाता है। इन प्रयोगों में से एक में, जर्मन रसायनज्ञ यू.वी. ब्रुहल ने निर्जल एच. प्राप्त किया 2 ओ 2 , जिसमें ओजोन जैसी गंध थी और एक अप्रयुक्त कांच की छड़ से छूने पर विस्फोट हो गया। एच की थोड़ी मात्रा के बावजूद 2 ओ 2 (कुल 12 मिली) विस्फोट इतना शक्तिशाली था कि उसने मेज के बोर्ड में एक गोल छेद कर दिया, उसकी दराज में रखा सामान, साथ ही मेज पर और आसपास खड़ी बोतलें और उपकरण नष्ट हो गए।भौतिक गुण। शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच के परिचित 3% समाधान से बहुत अलग है 2 ओ 2 , जो होम मेडिसिन कैबिनेट में है। सबसे पहले, यह पानी से लगभग डेढ़ गुना भारी है (20 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व 1.45 ग्राम/सेमी है) 3). H2O2 जम जाता है शून्य से 0.41 डिग्री सेल्सियस पर पानी के हिमांक से थोड़ा कम तापमान पर, लेकिन यदि आप किसी शुद्ध तरल को जल्दी से ठंडा करते हैं, तो यह आमतौर पर जमता नहीं है, लेकिन सुपरकूल हो जाता है, एक पारदर्शी कांच के द्रव्यमान में बदल जाता है। समाधान एच 2 ओ 2 बहुत कम तापमान पर फ्रीज करें: 30% घोल माइनस 30° C पर, और 60% घोल माइनस 53° C पर। फोड़ा एच 2 ओ 2 साधारण पानी से अधिक तापमान पर, 150.2 डिग्री सेल्सियस पर, ग्लास एच को गीला कर देता है 2 ओ 2 पानी से भी बदतर, और यह जलीय घोल के धीमे आसवन के दौरान एक दिलचस्प घटना की ओर ले जाता है: जबकि पानी घोल से आसुत होता है, यह हमेशा की तरह बूंदों के रूप में रेफ्रिजरेटर से रिसीवर तक बहता है; इसका आसवन कब प्रारंभ होता है 2 ओ 2 , तरल एक सतत पतली धारा के रूप में रेफ्रिजरेटर से बाहर आता है। त्वचा पर, शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड और इसके संकेंद्रित घोल सफेद धब्बे छोड़ देते हैं और गंभीर रासायनिक जलन के कारण जलन पैदा करते हैं।हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन के लिए समर्पित एक लेख में, टेनार्ड ने इस पदार्थ की तुलना सिरप के साथ बहुत सफलतापूर्वक नहीं की, शायद उनका मतलब शुद्ध एच था;
2 ओ 2 , चीनी सिरप की तरह, प्रकाश को दृढ़ता से अपवर्तित करता है। दरअसल, निर्जल एच का अपवर्तनांक 2 ओ 2 (1.41) पानी (1.33) से बहुत अधिक है। हालाँकि, या तो गलत व्याख्या के परिणामस्वरूप, या फ्रेंच से खराब अनुवाद के कारण, लगभग सभी पाठ्यपुस्तकें अभी भी लिखती हैं कि शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक "गाढ़ा, सिरप वाला तरल" है, और वे इसे सैद्धांतिक रूप से हाइड्रोजन बांड के गठन से भी समझाते हैं। लेकिन पानी भी हाइड्रोजन बांड बनाता है। वास्तव में, एन की चिपचिपाहट 2 ओ 2 थोड़ा ठंडा (लगभग 13 डिग्री सेल्सियस तक) पानी के समान, लेकिन यह नहीं कहा जा सकता कि ठंडा पानी चाशनी जैसा गाढ़ा होता है।अपघटन प्रतिक्रिया. शुद्ध हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक बहुत ही खतरनाक पदार्थ है, क्योंकि कुछ शर्तों के तहत इसका विस्फोटक अपघटन संभव है: एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + 1/2 ओ 2 98 kJ प्रति मोल H जारी करना 2 ओ 2 (34 ग्राम)। यह एक बहुत बड़ी ऊर्जा है: यह हाइड्रोजन और क्लोरीन के मिश्रण के विस्फोट के दौरान 1 मोल एचसीएल बनने पर निकलने वाली ऊर्जा से अधिक है; यह इस प्रतिक्रिया में बने पानी से 2.5 गुना अधिक पानी को पूरी तरह से वाष्पित करने के लिए पर्याप्त है। एच के सांद्रित जलीय घोल भी खतरनाक हैं 2 ओ 2 , उनकी उपस्थिति में कई कार्बनिक यौगिक आसानी से स्वतः ही प्रज्वलित हो जाते हैं, और प्रभाव पड़ने पर ऐसे मिश्रण फट सकते हैं। सांद्रित घोलों को संग्रहित करने के लिए, विशेष रूप से शुद्ध एल्युमीनियम से बने बर्तनों या मोम लगे कांच के बर्तनों का उपयोग करें।अधिक बार आप एच के कम सांद्रित 30% घोल का सामना करते हैं
2 ओ 2 , जिसे पेरिहाइड्रोल कहा जाता है, लेकिन ऐसा समाधान भी खतरनाक है: यह त्वचा पर जलन का कारण बनता है (जब यह कार्य करता है, तो रंग के पदार्थों के मलिनकिरण के कारण त्वचा तुरंत सफेद हो जाती है), और यदि अशुद्धियाँ प्रवेश करती हैं, तो विस्फोटक उबलना संभव है। अपघटन एच 2 ओ 2 और इसके समाधान, जिनमें विस्फोटक भी शामिल हैं, कई पदार्थों के कारण होते हैं, उदाहरण के लिए, भारी धातु आयन, जो इस मामले में उत्प्रेरक की भूमिका निभाते हैं, और यहां तक कि धूल के कण भी। 2 ओ 2 प्रतिक्रिया की मजबूत ऊष्माक्षेपीता, प्रक्रिया की श्रृंखला प्रकृति और एच अपघटन की सक्रियण ऊर्जा में महत्वपूर्ण कमी द्वारा समझाया गया है 2 ओ 2 विभिन्न पदार्थों की उपस्थिति में, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़ों से आंका जा सकता है:रक्त में एंजाइम कैटालेज़ पाया जाता है; यह इसके लिए धन्यवाद है कि फार्मास्युटिकल "हाइड्रोजन पेरोक्साइड" ऑक्सीजन की रिहाई से "उबलता" है जब इसका उपयोग कटी हुई उंगली को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है। H के सांद्रित विलयन की अपघटन अभिक्रिया 2 ओ 2 न केवल मनुष्य कैटालेज़ का उपयोग करते हैं; यह वह प्रतिक्रिया है जो बॉम्बार्डियर बीटल को दुश्मनों पर गर्म धारा छोड़ कर उनसे लड़ने में मदद करती है ( सेमी . विस्फोटक). एक अन्य एंजाइम, पेरोक्सीडेज, अलग तरह से कार्य करता है: यह एच को विघटित नहीं करता है 2 ओ 2 , लेकिन इसकी उपस्थिति में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ अन्य पदार्थों का ऑक्सीकरण होता है।हाइड्रोजन पेरोक्साइड की प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करने वाले एंजाइम कोशिका के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फेफड़ों से आने वाली ऑक्सीजन से जुड़ी ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं द्वारा शरीर को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। इन प्रतिक्रियाओं में, H मध्यवर्ती रूप से बनता है
2 ओ 2 , जो कोशिका के लिए हानिकारक है क्योंकि यह विभिन्न जैव अणुओं को अपरिवर्तनीय क्षति पहुंचाता है। कैटालेज़ और पेरोक्सीडेज़ एच को परिवर्तित करने के लिए एक साथ काम करते हैं 2 ओ 2 पानी और ऑक्सीजन में.एच अपघटन प्रतिक्रिया
2 ओ 2 अक्सर एक कट्टरपंथी श्रृंखला तंत्र के माध्यम से आगे बढ़ता है ( सेमी. श्रृंखला प्रतिक्रियाएँ), जबकि उत्प्रेरक की भूमिका मुक्त कणों को आरंभ करना है। इस प्रकार, एच के जलीय घोल के मिश्रण में 2 ओ 2 और Fe 2+ (तथाकथित फेंटन अभिकर्मक) Fe आयन से एक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रतिक्रिया होती है 2+ प्रति H 2 O 2 अणु Fe आयन के निर्माण के साथ 3+ और एक बहुत ही अस्थिर रेडिकल आयन . , जो तुरंत OH आयन में विघटित हो जाता है और मुक्त हाइड्रॉक्सिल रेडिकल OH. ( सेमी. मुक्त कण). कट्टरपंथी वह. बहुत सक्रिय। यदि सिस्टम में कार्बनिक यौगिक हैं, तो हाइड्रॉक्सिल रेडिकल के साथ विभिन्न प्रतिक्रियाएं संभव हैं। इस प्रकार, सुगंधित यौगिकों और हाइड्रॉक्सी एसिड का ऑक्सीकरण होता है (बेंजीन, उदाहरण के लिए, फिनोल में बदल जाता है), असंतृप्त यौगिक हाइड्रॉक्सिल समूहों को दोहरे बंधन से जोड़ सकते हैं: सीएच 2 =CHCH 2 OH + 2OH. ® एनओसीएच 2 सीएच(ओएच)सीएच 2 ओह, और पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया में प्रवेश कर सकता है। उपयुक्त अभिकर्मकों के अभाव में, OH. H 2 O 2 के साथ प्रतिक्रिया करता है कम सक्रिय मूलक HO के गठन के साथ 2 . , जो Fe आयनों को कम करने में सक्षम है 2+ , जो उत्प्रेरक चक्र को बंद कर देता है: H 2 O 2 + Fe 2+ ® Fe 3+ + OH . + ओह ओह. + एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + एचओ 2 .एचओ 2 . +फ़े 3+
® Fe 2+ + O 2 + H + ® H 2 O. कुछ शर्तों के तहत, एच की श्रृंखला अपघटन 2 ओ 2 , जिसका एक सरलीकृत तंत्र आरेख द्वारा दर्शाया जा सकता है. + एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + एचओ 2 . 2 . +H2O2® एच 2 ओ + ओ 2 + ओएच . वगैरह।एच अपघटन प्रतिक्रियाएं
2 ओ 2 परिवर्तनशील संयोजकता वाली विभिन्न धातुओं की उपस्थिति में होता है। जब जटिल यौगिकों में बंधे होते हैं, तो वे अक्सर अपनी गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि करते हैं। उदाहरण के लिए, तांबे के आयन लौह आयनों की तुलना में कम सक्रिय होते हैं, लेकिन अमोनिया कॉम्प्लेक्स 2+ में बंधे होते हैं , वे एच के तेजी से विघटन का कारण बनते हैं 2 ओ 2 . एमएन आयनों का प्रभाव समान होता है 2+ कुछ कार्बनिक यौगिकों के साथ परिसरों में बंधा हुआ। इन आयनों की उपस्थिति में, प्रतिक्रिया श्रृंखला की लंबाई को मापना संभव था। ऐसा करने के लिए, हमने सबसे पहले प्रतिक्रिया दर को घोल से ऑक्सीजन निकलने की दर से मापा। फिर बहुत कम सांद्रता (लगभग 10 5 mol/l) अवरोधक एक पदार्थ है जो प्रभावी रूप से मुक्त कणों के साथ प्रतिक्रिया करता है और इस प्रकार श्रृंखला को तोड़ देता है। ऑक्सीजन का निकलना तुरंत बंद हो गया, लेकिन लगभग 10 मिनट के बाद, जब सभी अवरोधकों का उपयोग हो गया, तो यह उसी दर पर फिर से शुरू हो गया। प्रतिक्रिया दर और श्रृंखला समाप्ति की दर को जानने के बाद, श्रृंखला की लंबाई की गणना करना आसान है, जो 10 के बराबर निकली। 3 लिंक बड़ी श्रृंखला की लंबाई एच अपघटन की उच्च दक्षता निर्धारित करती है 2 ओ 2 सबसे प्रभावी उत्प्रेरक की उपस्थिति में जो उच्च दर पर मुक्त कण उत्पन्न करते हैं। संकेतित श्रृंखला लंबाई के लिए, अपघटन दर एच 2 ओ 2 वास्तव में हजार गुना बढ़ जाता है।कभी-कभी एच का विघटन ध्यान देने योग्य होता है
2 ओ 2 यहां तक कि अशुद्धियों के ऐसे निशान भी उत्पन्न होते हैं जिनका विश्लेषणात्मक रूप से लगभग पता नहीं चल पाता है। इस प्रकार, सबसे प्रभावी उत्प्रेरकों में से एक धातु ऑस्मियम का सॉल निकला: इसका मजबूत उत्प्रेरक प्रभाव 1:10 के कमजोर पड़ने पर भी देखा गया था 9 , अर्थात। प्रति 1000 टन पानी में 1 ग्राम ओएस। सक्रिय उत्प्रेरक पैलेडियम, प्लैटिनम, इरिडियम, सोना, चांदी, साथ ही कुछ धातुओं एमएनओ के ठोस ऑक्साइड के कोलाइडल समाधान हैं। 2, सीओ 2 ओ 3, पीबीओ 2 इत्यादि, जो स्वयं नहीं बदलते। विघटन बहुत तेजी से आगे बढ़ सकता है। तो, अगर एक छोटी सी चुटकी MnO 2 एच के 30% घोल के साथ एक परखनली में डालें 2 ओ 2 , भाप का एक स्तंभ तरल के छींटे के साथ परखनली से बाहर फूटता है। अधिक सांद्रित विलयन से विस्फोट होता है। प्लैटिनम की सतह पर अपघटन अधिक शांति से होता है। इस मामले में, प्रतिक्रिया दर सतह की स्थिति से काफी प्रभावित होती है। जर्मन रसायनज्ञ वाल्टर स्प्रिंग ने 19वीं सदी के अंत में आयोजित किया। ऐसा अनुभव. अच्छी तरह से साफ और पॉलिश किए गए प्लैटिनम कप में, एच के 38% समाधान की अपघटन प्रतिक्रिया 2 ओ 2 60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर भी नहीं गया। यदि आप सुई से कप के तल पर बमुश्किल ध्यान देने योग्य खरोंच बनाते हैं, तो पहले से ही ठंडा (12 डिग्री सेल्सियस पर) घोल खरोंच वाली जगह पर ऑक्सीजन के बुलबुले छोड़ना शुरू कर देता है, और गर्म होने पर, इस स्थान पर अपघटन काफ़ी तेज़ हो जाता है। यदि स्पंजी प्लैटिनम, जिसका सतह क्षेत्र बहुत बड़ा है, को ऐसे घोल में मिलाया जाए, तो विस्फोटक अपघटन संभव है।एच का तीव्र अपघटन
2 ओ 2 एक प्रभावी व्याख्यान प्रयोग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है यदि उत्प्रेरक जोड़ने से पहले समाधान में एक सर्फेक्टेंट (साबुन, शैम्पू) जोड़ा जाता है। छोड़ी गई ऑक्सीजन एक समृद्ध सफेद झाग बनाती है, जिसे "हाथी टूथपेस्ट" कहा गया है।कुछ उत्प्रेरक एच के गैर-श्रृंखला अपघटन की शुरुआत करते हैं
2 O 2, उदाहरण के लिए: H 2 O 2 + 2I + 2H + ® 2H 2 O + I 2 ® 2I + 2H + + O 2। Fe आयनों के ऑक्सीकरण की स्थिति में एक गैर-श्रृंखला प्रतिक्रिया भी होती है 2+ अम्लीय घोल में: 2FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ® Fe 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O. चूंकि जलीय घोल में लगभग हमेशा विभिन्न उत्प्रेरकों के अंश होते हैं (कांच में मौजूद धातु आयन भी अपघटन को उत्प्रेरित कर सकते हैं), एच के घोल 2 ओ 2 , यहां तक कि पतला होने पर भी, लंबी अवधि के भंडारण के दौरान, धातु आयनों को बांधने वाले अवरोधक और स्टेबलाइजर्स जोड़े जाते हैं। इस मामले में, समाधान थोड़ा अम्लीकृत होते हैं, क्योंकि कांच पर शुद्ध पानी की क्रिया से कमजोर क्षारीय समाधान उत्पन्न होता है, जो एच के अपघटन को बढ़ावा देता है। 2 ओ 2 . एच के अपघटन की ये सभी विशेषताएं 2 ओ 2 विरोधाभास को हल होने दें. शुद्ध एच प्राप्त करने के लिए 2 ओ 2 कम दबाव में आसवन करना आवश्यक है, क्योंकि पदार्थ 70 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर और कमरे के तापमान पर भी, हालांकि बहुत धीरे-धीरे विघटित होता है (जैसा कि रासायनिक विश्वकोश में कहा गया है, प्रति वर्ष 0.5% की दर से)। इस मामले में, 150.2 डिग्री सेल्सियस के वायुमंडलीय दबाव पर क्वथनांक कैसे प्राप्त किया गया, जो उसी विश्वकोश में दिखाई देता है? आमतौर पर ऐसे मामलों में एक भौतिक-रासायनिक नियम का उपयोग किया जाता है: किसी तरल के वाष्प दबाव का लघुगणक रैखिक रूप से व्युत्क्रम तापमान (केल्विन पैमाने पर) पर निर्भर करता है, इसलिए यदि आप वाष्प दबाव एच को सटीक रूप से मापते हैं 2 ओ 2 कई (कम) तापमानों पर, यह गणना करना आसान है कि किस तापमान पर यह दबाव 760 मिमी एचजी तक पहुंच जाएगा। और यह सामान्य परिस्थितियों में क्वथनांक है।सैद्धांतिक रूप से, OH रेडिकल
. कमजोर ओओ बांड के टूटने के परिणामस्वरूप, आरंभकर्ताओं की अनुपस्थिति में भी बन सकता है, लेकिन इसके लिए काफी उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। H अणु में इस बंधन को तोड़ने की अपेक्षाकृत कम ऊर्जा के बावजूद 2 ओ 2 (यह 214 kJ/mol के बराबर है, जो पानी के अणु में HOH बंधन से 2.3 गुना कम है), OO बंधन अभी भी इतना मजबूत है कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड कमरे के तापमान पर बिल्कुल स्थिर हो सके। और क्वथनांक (150°C) पर भी इसे बहुत धीरे-धीरे विघटित होना चाहिए। गणना से पता चलता है कि कबइस तापमान पर, 0.5% का अपघटन भी काफी धीरे-धीरे होना चाहिए, भले ही श्रृंखला की लंबाई 1000 लिंक हो। गणना और प्रायोगिक डेटा के बीच विसंगति को तरल और प्रतिक्रिया पोत की दीवारों में सबसे छोटी अशुद्धियों के कारण होने वाले उत्प्रेरक अपघटन द्वारा समझाया गया है। इसलिए, एच अपघटन की सक्रियण ऊर्जा कई लेखकों द्वारा मापी गई है 2 ओ 2 "उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में भी" हमेशा 214 kJ/mol से काफी कम होता है। वास्तव में, एक अपघटन उत्प्रेरक हमेशा मौजूद होता है, घोल में नगण्य अशुद्धियों के रूप में और बर्तन की दीवारों के रूप में, यही कारण है कि निर्जल एच को गर्म करना 2 ओ 2 वायुमंडलीय दबाव पर उबलने से बार-बार विस्फोट होता है।कुछ शर्तों के तहत, एच का अपघटन
2 ओ 2 यह बहुत ही असामान्य रूप से होता है, उदाहरण के लिए, यदि आप H के घोल को गर्म करते हैं 2 ओ 2 पोटेशियम आयोडेट KIO की उपस्थिति में 3 , फिर अभिकर्मकों की कुछ सांद्रता पर एक दोलन प्रतिक्रिया देखी जाती है, जिसमें ऑक्सीजन की रिहाई समय-समय पर रुकती है और फिर 40 से 800 सेकंड की अवधि के साथ फिर से शुरू होती है।एच के रासायनिक गुण 2 ओ 2 . हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक अम्ल है, लेकिन बहुत कमजोर है। पृथक्करण स्थिरांक एच 2 ओ 2 एच + + एचओ 2 25° C पर 2.4 10 के बराबर है 12 , जो एच की तुलना में परिमाण के 5 ऑर्डर कम है 2 एस. मध्यम लवण एच 2 ओ 2 क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं को आमतौर पर पेरोक्साइड कहा जाता है ( सेमी. पेरोक्साइड). पानी में घुलने पर, वे लगभग पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं: Na 2 O 2 + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 O 2 . विलयनों के अम्लीकरण से हाइड्रोलिसिस को बढ़ावा मिलता है। एसिड एच की तरह 2 ओ 2 अम्ल लवण भी बनाता है, उदाहरण के लिए, Ba(H O)। 2) 2, NaHO 2 आदि। एसिड लवण हाइड्रोलिसिस के प्रति कम संवेदनशील होते हैं, लेकिन गर्म होने पर आसानी से विघटित हो जाते हैं, ऑक्सीजन छोड़ते हैं: 2NaHO 2 ® 2NaOH + O 2 . क्षार जारी, जैसा कि एच के मामले में 2 ओ 2 , अपघटन को बढ़ावा देता है।समाधान एच
2 ओ 2 , विशेष रूप से सांद्रित वाले, में एक मजबूत ऑक्सीकरण प्रभाव होता है। इस प्रकार, एच के 65% समाधान के प्रभाव में 2 ओ 2 कागज, चूरा और अन्य ज्वलनशील पदार्थों पर वे आग लगा देते हैं। कम सांद्रित घोल नील जैसे कई कार्बनिक यौगिकों का रंग फीका कर देते हैं। फॉर्मेल्डिहाइड का ऑक्सीकरण असामान्य रूप से होता है: एच 2 ओ 2 पानी में नहीं (हमेशा की तरह), बल्कि मुक्त हाइड्रोजन में अपचयित होता है: 2HCHO + H 2 O 2 ® 2НСООН + Н 2 . यदि आप H का 30% घोल लेते हैं 2 ओ 2 और एचसीएचओ का 40% घोल, फिर थोड़ा गर्म करने के बाद एक हिंसक प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है, तरल उबलता है और झाग बनता है। एच. के तनु विलयनों का ऑक्सीडेटिव प्रभाव 2 ओ 2 अम्लीय वातावरण में सबसे अधिक स्पष्ट होता है, उदाहरण के लिए, एच 2 O 2 + H 2 C 2 O 4 ® 2H 2 O + 2CO 2 , लेकिन क्षारीय वातावरण में भी ऑक्सीकरण संभव है:Na + H 2 O 2 + NaOH® ना 2; 2K 3 + 3H 2 O 2® 2KCrO 4 + 2KOH + 8H 2 O. ब्लैक लेड सल्फाइड का सफेद सल्फेट पीबीएस में ऑक्सीकरण+ 4H 2 O 2 ® PbSO 4 + 4H 2 ओ का उपयोग पुराने चित्रों पर फीके पड़ चुके सीसे के सफेद रंग को बहाल करने के लिए किया जा सकता है। प्रकाश के प्रभाव में, हाइड्रोक्लोरिक एसिड भी ऑक्सीकरण से गुजरता है:एच 2 ओ 2 + 2 एचसीएल ® 2 एच 2 ओ + सीएल 2। एच 2 ओ 2 जोड़ना अम्लों का धातुओं पर प्रभाव बहुत बढ़ जाता है। इस प्रकार, H के मिश्रण में 2 ओ 2 और H को पतला करें 2 एसओ 4 तांबा, चांदी और पारा घुल जाते हैं; अम्लीय वातावरण में आयोडीन आवधिक अम्ल HIO में ऑक्सीकृत हो जाता है 3 , सल्फर डाइऑक्साइड से सल्फ्यूरिक एसिड, आदि।असामान्य रूप से, टार्टरिक एसिड (रोशेल नमक) के पोटेशियम सोडियम नमक का ऑक्सीकरण उत्प्रेरक के रूप में कोबाल्ट क्लोराइड की उपस्थिति में होता है। प्रतिक्रिया के दौरान KOOC(CHOH)
2 COONa + 5H 2 O 2 ® KHCO 3 + NaHCO 3 + 6H 2 O + 2CO 2गुलाबी CoCl 2 टार्ट्रेट, टार्टरिक एसिड आयन के साथ एक जटिल यौगिक के निर्माण के कारण इसका रंग हरा हो जाता है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है और टार्ट्रेट का ऑक्सीकरण होता है, कॉम्प्लेक्स नष्ट हो जाता है और उत्प्रेरक फिर से गुलाबी हो जाता है। यदि कोबाल्ट क्लोराइड के बजाय कॉपर सल्फेट को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो शुरुआती अभिकर्मकों के अनुपात के आधार पर मध्यवर्ती यौगिक, नारंगी या हरे रंग का होगा। प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, कॉपर सल्फेट का नीला रंग बहाल हो जाता है।हाइड्रोजन पेरोक्साइड मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों, साथ ही आसानी से ऑक्सीजन छोड़ने वाले पदार्थों की उपस्थिति में पूरी तरह से अलग तरह से प्रतिक्रिया करता है। ऐसे मामलों में एन
2 ओ 2 ऑक्सीजन की एक साथ रिहाई (एच के तथाकथित रिडक्टिव अपघटन) के साथ एक कम करने वाले एजेंट के रूप में भी कार्य कर सकता है 2 ओ 2 ), उदाहरण के लिए: 2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4® K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;एजी 2 ओ + एच 2 ओ 2
® 2एजी + एच 2 ओ + ओ 2 ; ओ 3 + एच 2 ओ 2 ® एच 2 ओ + 2ओ 2 ; ® NaCl + H 2 O + O 2। अंतिम प्रतिक्रिया दिलचस्प है क्योंकि यह उत्तेजित ऑक्सीजन अणु उत्पन्न करती है जो नारंगी प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करती है ( सेमी. क्लोरीन सक्रिय). इसी प्रकार, धात्विक सोना सोने के लवणों के घोल से निकलता है, धात्विक पारा पारा ऑक्साइड आदि से प्राप्त होता है। ऐसी असामान्य संपत्ति 2 ओ 2 उदाहरण के लिए, पोटेशियम हेक्सासायनोफेरेट (II) के ऑक्सीकरण को अंजाम देने की अनुमति देता है, और फिर, स्थितियों को बदलकर, उसी अभिकर्मक का उपयोग करके प्रतिक्रिया उत्पाद को मूल यौगिक में पुनर्स्थापित करता है। पहली प्रतिक्रिया अम्लीय वातावरण में होती है, दूसरी क्षारीय वातावरण में:2K 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4® 2K 3 + K 2 SO 4 + 2H 2 O;2K3 + H2O2 + 2KOH
® 2K 4 + 2H 2 O + O 2.("दोहरा चरित्र" एन 2 ओ 2 एक रसायन विज्ञान शिक्षक को प्रसिद्ध अंग्रेजी लेखक स्टीवेन्सन की कहानी के नायक के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड की तुलना करने की अनुमति दी डॉ जेकेल और मिस्टर हाइड का अजीब मामला, अपने द्वारा आविष्कृत रचना के प्रभाव में, वह नाटकीय रूप से अपने चरित्र को बदल सकता है, एक सम्मानित सज्जन से एक रक्तपिपासु पागल में बदल सकता है।)एच 2 ओ 2 प्राप्त करना।अणु एच 2 ओ 2 विभिन्न यौगिकों के दहन और ऑक्सीकरण के दौरान हमेशा कम मात्रा में प्राप्त होते हैं। जलते समय एच 2 ओ 2 या तो मध्यवर्ती हाइड्रोपरॉक्साइड रेडिकल्स द्वारा प्रारंभिक यौगिकों से हाइड्रोजन परमाणुओं के अवशोषण से बनता है, उदाहरण के लिए: एचओ 2 . + सीएच 4 ® एच 2 ओ 2 + सीएच 3 . , या सक्रिय मुक्त कणों के पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप: 2OH. ® Н 2 О 2 , Н . + लेकिन 2 . ® एच 2 ओ 2 . उदाहरण के लिए, यदि ऑक्सीजन-हाइड्रोजन लौ को बर्फ के टुकड़े पर निर्देशित किया जाता है, तो पिघले हुए पानी में ध्यान देने योग्य मात्रा में H होगा 2 ओ 2 , मुक्त कणों के पुनर्संयोजन (एच अणु की लौ में) के परिणामस्वरूप बनता है 2 ओ 2 तुरंत विघटित हो जाएं)। अन्य गैसों के जलने पर भी ऐसा ही परिणाम प्राप्त होता है। शिक्षा एन 2 ओ 2 विभिन्न रेडॉक्स प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप कम तापमान पर भी हो सकता है।उद्योग में, लंबे समय से बेरियम पेरोक्साइड से तेनारा विधि द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन नहीं किया जाता है, लेकिन अधिक आधुनिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। उनमें से एक सल्फ्यूरिक एसिड समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस है। इस मामले में, एनोड पर, सल्फेट आयनों को पर्सल्फेट आयनों में ऑक्सीकृत किया जाता है: 2SO
4 2 2e ® S 2 O 8 2 . फिर पर्सल्फ्यूरिक एसिड को हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है: H 2 S 2 O 8 + 2H 2 O ® H 2 O 2 + 2H 2 SO 4। कैथोड पर, हमेशा की तरह, हाइड्रोजन का विकास होता है, इसलिए समग्र प्रतिक्रिया समीकरण 2H द्वारा वर्णित है 2 ओ ® एच 2 ओ 2 + एच 2 . लेकिन मुख्य आधुनिक विधि (विश्व उत्पादन का 80% से अधिक) कुछ कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण है, उदाहरण के लिए, एथिलेंथ्राहाइड्रोक्विनोन, एक कार्बनिक विलायक में वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ, जबकि एच2 एंथ्राहाइड्रोक्विनोन से बनता है 2 ओ 2 और संबंधित एंथ्राक्विनोन, जिसे उत्प्रेरक पर हाइड्रोजन के साथ फिर से एंथ्राहाइड्रोक्विनोन में कम किया जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पानी के साथ मिश्रण से हटा दिया जाता है और आसवन द्वारा केंद्रित किया जाता है। आइसोप्रोपिल अल्कोहल का उपयोग करते समय एक समान प्रतिक्रिया होती है (यह हाइड्रोपरॉक्साइड के मध्यवर्ती गठन के साथ होती है): (सीएच 3) 2 सीएचओएच + ओ 2 ® (सीएच 3) 2 सी(यूएन) ओएच ® (सीएच 3) 2 सीओ + एच 2 ओ 2 . यदि आवश्यक हो, तो परिणामी एसीटोन को आइसोप्रोपिल अल्कोहल में भी कम किया जा सकता है।एच 2 ओ 2 का अनुप्रयोग। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इसका वैश्विक उत्पादन प्रति वर्ष सैकड़ों हजारों टन तक होता है। इसका उपयोग अकार्बनिक पेरोक्साइड का उत्पादन करने के लिए, रॉकेट ईंधन के लिए ऑक्सीडाइज़र के रूप में, कार्बनिक संश्लेषण में, तेल, वसा, कपड़े, कागज को ब्लीच करने के लिए, अर्धचालक पदार्थों को शुद्ध करने के लिए, अयस्कों से मूल्यवान धातुओं को निकालने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, यूरेनियम को इसके अघुलनशील रूप में परिवर्तित करके) एक घुलनशील में), अपशिष्ट जल उपचार के लिए। चिकित्सा में, समाधान एन 2 ओ 2 श्लेष्म झिल्ली (स्टामाटाइटिस, गले में खराश) की सूजन संबंधी बीमारियों में, शुद्ध घावों के उपचार के लिए, धोने और चिकनाई के लिए उपयोग किया जाता है। संपर्क लेंस के मामलों में कभी-कभी ढक्कन में बहुत कम मात्रा में प्लैटिनम उत्प्रेरक रखा जाता है। कीटाणुशोधन के लिए, लेंस को एक पेंसिल केस में H के 3% घोल से भर दिया जाता है 2 ओ 2 , लेकिन चूंकि यह घोल आंखों के लिए हानिकारक है, इसलिए थोड़ी देर बाद पेंसिल केस को पलट दिया जाता है। इस मामले में, ढक्कन में उत्प्रेरक एच को जल्दी से विघटित कर देता है 2 ओ 2 साफ़ पानी और ऑक्सीजन के लिए.एक समय बालों को "पेरोक्साइड" से ब्लीच करना फैशनेबल था; अब बालों को रंगने वाले सुरक्षित यौगिक उपलब्ध हैं।
कुछ लवणों की उपस्थिति में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक प्रकार का ठोस "सांद्रण" बनाता है, जो परिवहन और उपयोग के लिए अधिक सुविधाजनक है। इसलिए, यदि आप सोडियम बोरेट (बोरेक्स) के बहुत ठंडे संतृप्त घोल में H मिलाते हैं
2 ओ 2 उपस्थिति में, सोडियम पेरोक्सोबोरेट Na के बड़े पारदर्शी क्रिस्टल 2 [(बीओ 2) 2 (ओएच) 4 ]. इस पदार्थ का व्यापक रूप से कपड़ों को ब्लीच करने और डिटर्जेंट के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। अणु एच 2 ओ 2 पानी के अणुओं की तरह, लवण की क्रिस्टलीय संरचना में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं, जिससे क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स पेरोक्सोहाइड्रेट जैसा कुछ बनता है, उदाहरण के लिए, K 2 CO 3 3H 2 O 2, Na 2 CO 3 1.5H 2 हे; बाद वाले यौगिक को आमतौर पर "पर्सोल" के रूप में जाना जाता है।तथाकथित "हाइड्रोपेराइट" CO(NH
2) 2 एच 2 ओ 2 एच अणुओं को शामिल करने का एक क्लैथ्रेट यौगिक है 2 ओ 2 यूरिया क्रिस्टल जाली की रिक्तियों में।विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, कुछ धातुओं को निर्धारित करने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि हाइड्रोजन पेरोक्साइड को टाइटेनियम (IV) नमक टाइटैनिल सल्फेट के घोल में मिलाया जाता है, तो पेर्टिटैनिक एसिड के निर्माण के कारण घोल चमकीला नारंगी हो जाता है:
TiOSO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 ® एच 2 + एच 2 ओ.रंगहीन मोलिब्डेट आयन MoO 4 2 H 2 O 2 द्वारा ऑक्सीकृत होता है एक तीव्र नारंगी रंग के पेरोक्साइड आयन में। एच की उपस्थिति में पोटेशियम डाइक्रोमेट का अम्लीकृत घोल 2 ओ 2 पर्क्रोमिक एसिड बनाता है: K2 करोड़ 2 ओ 7 + एच 2 एसओ 4 + 5 एच 2 ओ 2® एच 2 सीआर 2 ओ 12 + के 2 एसओ 4 + 5 एच 2O, जो बहुत जल्दी विघटित हो जाता है: H 2 सीआर 2 ओ 12 + 3एच 2 एसओ 4 ® सीआर 2 (एसओ 4) 3 + 4एच 2 ओ + 4ओ 2. यदि हम इन दो समीकरणों को जोड़ते हैं, तो हमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ पोटेशियम डाइक्रोमेट की कमी की प्रतिक्रिया मिलती है:के 2 करोड़ 2 ओ 7 + 4एच 2 एसओ 4 + 5एच 2 ओ 2® सीआर 2 (एसओ 4) 3 + के 2 एसओ 4 + 9एच 2 ओ + 4ओ 2।पर्क्रोमिक एसिड को ईथर के साथ एक जलीय घोल से निकाला जा सकता है (यह पानी की तुलना में ईथर के घोल में बहुत अधिक स्थिर होता है)। ईथर परत गहरे नीले रंग में बदल जाती है।इल्या लीनसन
साहित्य डोलगोप्लॉस्क बी.ए., तिन्याकोवा ई.आई. मुक्त कणों की उत्पत्ति और उनकी प्रतिक्रियाएँ. एम., रसायन विज्ञान, 1982हाइड्रोजन पेरोक्साइड का रसायन और प्रौद्योगिकी. एल., रसायन विज्ञान, 1984
ओ.एस.ज़ायतसेव
रसायन विज्ञान पुस्तक
माध्यमिक विद्यालय के शिक्षकों के लिए,
शैक्षणिक विश्वविद्यालयों के छात्र और 9-10 ग्रेड के स्कूली बच्चे,
जिन्होंने खुद को रसायन विज्ञान और प्राकृतिक विज्ञान के लिए समर्पित करने का फैसला किया है
पाठ्यपुस्तक कार्य प्रयोगशाला पढ़ने के लिए व्यावहारिक वैज्ञानिक कहानियाँ
निरंतरता. संख्या 4-14, 16-28, 30-34, 37-44, 47, 48/2002 देखें;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22/2004
§ 8.1 रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं
(निरंतरता)
कार्य और प्रश्न
1. स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के चयन के लिए इलेक्ट्रॉन-आयन विधि का उपयोग करते हुए, रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण बनाएं जो निम्नलिखित योजनाओं के अनुसार आगे बढ़ते हैं (पानी का सूत्र इंगित नहीं किया गया है):
कृपया ध्यान दें कि यौगिकों में कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं! ऑक्सीकरण अवस्थाओं या संयोजकता का उपयोग करके गुणांक खोजने का प्रयास करें।
2.
कोई भी दो इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण चुनें:
इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं के दो लिखित समीकरणों से एक सारांश समीकरण बनाएं। ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट का नाम बताइए। प्रतिक्रिया की ईएमएफ की गणना करें, इसकी जीऔर संतुलन स्थिरांक. इस प्रतिक्रिया के संतुलन बदलाव की दिशा के बारे में निष्कर्ष निकालें।
यदि आप भूल गए हैं कि क्या करना है, तो ऊपर कही गई बात याद रखें। आप इस सूची में से कोई भी दो समीकरण लिख सकते हैं। उनकी इलेक्ट्रोड क्षमता के मूल्यों को देखें और विपरीत दिशा में किसी एक समीकरण को फिर से लिखें। कौन सा, क्यों और क्यों?याद रखें कि दिए गए और प्राप्त किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर होनी चाहिए, गुणांक को एक निश्चित संख्या से गुणा करें (कौन सा?)और दोनों समीकरणों का योग करें। इलेक्ट्रोड विभवों का भी योग किया गया है, लेकिन आप उन्हें प्रक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या से गुणा नहीं करते हैं। एक सकारात्मक ईएमएफ मान प्रतिक्रिया की संभावना को इंगित करता है। गणना के लिए जीऔर संतुलन स्थिरांक, आपके द्वारा गणना किए गए ईएमएफ मान को उन सूत्रों में प्रतिस्थापित करें जो पहले प्राप्त किए गए थे।
3. क्या पोटैशियम परमैंगनेट का जलीय घोल स्थिर है? प्रश्न को इस प्रकार अलग ढंग से तैयार किया जा सकता है: क्या परमैंगनेट आयन पानी के साथ प्रतिक्रिया करके ऑक्सीजन बनाएगा यदि
4. जलीय घोल में वायु ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकरण को समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:
ओ 2 + 4एच + + 4 इ= 2एच 2 ओ, इ= 0.82 वी.
निर्धारित करें कि क्या कार्य 2 में किसी भी समीकरण के दाईं ओर लिखे गए पदार्थों को वायु ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकरण करना संभव है। शिक्षक आपको समीकरण संख्या बताएंगे.
इस कार्य को पूरा करना आपके लिए कठिन हो सकता है। यह आपके चरित्र का मुख्य दोष है - ऐसा लगता है कि कार्य असंभव है, और आप तुरंत इसे हल करने का प्रयास करना छोड़ देते हैं, हालांकि आपके पास सभी आवश्यक ज्ञान है। इस मामले में, आपको ऑक्सीजन और हाइड्रोजन आयनों के बीच प्रतिक्रिया के लिए समीकरण और अपनी रुचि का समीकरण लिखना चाहिए। देखें कि किस प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉन दान करने की क्षमता अधिक है (इसकी क्षमता अधिक नकारात्मक या कम सकारात्मक होनी चाहिए), इसके समीकरण को विपरीत दिशा में फिर से लिखें, इलेक्ट्रोड क्षमता के संकेत को उलट दें, और अन्य समीकरण के साथ योग करें। एक सकारात्मक ईएमएफ मान प्रतिक्रिया की संभावना को इंगित करेगा।
5.
परमैंगनेट आयन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड H 2 O 2 के बीच प्रतिक्रिया के लिए समीकरण लिखें। प्रतिक्रिया से Mn 2+ और O 2 उत्पन्न होते हैं। आपको क्या संभावनाएं मिलीं?
और मैं निम्नलिखित समीकरण लेकर आया:
7H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 6O 2 + 10H 2 O.
यदि मैंने कोई गलती की है तो उसका पता लगाएं, या बताएं कि आपकी संभावनाएँ भिन्न क्यों हैं। यह कार्य आपकी बुद्धि और रसायन विज्ञान के अन्य वर्गों की सामग्री के ज्ञान का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
एक अम्लीय घोल (सल्फ्यूरिक एसिड) में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ परमैंगनेट आयन की प्रतिक्रिया को विभिन्न गुणांक वाले कई समीकरणों द्वारा दर्शाया जा सकता है, उदाहरण के लिए:
5H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 5O 2 + 8H 2 O,
7H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 6O 2 + 10H 2 O,
9H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 7O 2 + 12H 2 O.
इसका कारण बताएं और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ परमैंगनेट आयन की प्रतिक्रिया के लिए कम से कम एक और समीकरण लिखें।
यदि आप ऐसी अजीब घटना का कारण समझाने में सक्षम हैं, तो निम्नलिखित समीकरण लिखने की संभावना का कारण बताएं:
3H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 4O 2 + 6H 2 O,
H 2 O 2 + 2 + 6H + = 2Mn 2+ + 3O 2 + 4H 2 O.
क्या इन दोनों समीकरणों के अनुसार प्रतिक्रियाएँ हो सकती हैं?
उत्तर।हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ परमैंगनेट आयनों की प्रतिक्रिया हाइड्रोजन पेरोक्साइड अपघटन की समानांतर प्रतिक्रिया पर आरोपित होती है:
2H 2 O 2 = O 2 + 2H 2 O.
आप मूल प्रतिक्रिया समीकरण को इस समीकरण की असीमित बड़ी संख्या के साथ जोड़ सकते हैं और विभिन्न स्टोइकोमेट्रिक गुणांक वाले कई समीकरण प्राप्त कर सकते हैं।
6. यह कार्य किसी निबंध या रिपोर्ट के विषय के रूप में कार्य कर सकता है।
जलीय घोल में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ Fe 3+ आयनों की कमी प्रतिक्रिया की संभावना पर चर्चा करें:
2Fe 3+ + H 2 O 2 = 2Fe 2+ + O 2 + 2H +।
प्रतिक्रिया की ईएमएफ की गणना करें, इसकी जीऔर मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का उपयोग करके संतुलन स्थिरांक:
घटकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता के एक अध्ययन से पता चला है कि जब Fe 3+ या H 2 O 2 की व्यक्तिगत सांद्रता दोगुनी हो जाती है, तो प्रतिक्रिया दर दोगुनी हो जाती है। प्रतिक्रिया के लिए गतिज समीकरण क्या है? निर्धारित करें कि Fe 3+ या H 2 O 2 की सांद्रता तीन गुना बढ़ने पर प्रतिक्रिया दर कैसे बदलेगी। भविष्यवाणी करें कि जब घोल को पानी से दो या दस बार पतला किया जाए तो प्रतिक्रिया दर कैसे बदलेगी।
निम्नलिखित प्रतिक्रिया तंत्र प्रस्तावित किया गया है:
एच 2 ओ 2 = एच + एच + (तेज),
Fe 3+ + H = Fe 2+ + HO 2 (धीमा),
Fe 3+ + HO 2 = Fe 2+ + H + + O 2 (तेज)।
साबित करें कि यह तंत्र अभिकारकों की सांद्रता पर दर की उपर्युक्त निर्भरता का खंडन नहीं करता है। कौन सा चरण सीमित है? इसकी आणविकता क्या है और इसका क्रम क्या है? प्रतिक्रिया का सामान्य क्रम क्या है? एच और एचओ 2 जैसे जटिल आयनों और अणुओं के अस्तित्व पर ध्यान दें, और प्रत्येक प्रतिक्रिया से दो या तीन कण भी उत्पन्न होते हैं। (एक कण के निर्माण में कोई चरण क्यों नहीं होते?)
7. रूसी में अनुवाद करें.
एक महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया प्रकार इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण प्रतिक्रिया है, जिसे ऑक्सीकरण-कमी या रेडॉक्स प्रतिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है। ऐसी प्रतिक्रिया में एक या अधिक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु से दूसरे परमाणु में स्थानांतरित होते प्रतीत होते हैं। ऑक्सीकरण एक शब्द है जिसका मूल अर्थ ऑक्सीजन गैस के साथ संयोजन है, लेकिन कई अन्य प्रतिक्रियाओं को ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रियाओं के समान देखा गया है कि इस शब्द को अंततः किसी भी प्रतिक्रिया को संदर्भित करने के लिए विस्तारित किया गया था जिसमें कोई पदार्थ या प्रजाति इलेक्ट्रॉनों को खो देती है। कमी इलेक्ट्रॉनों का लाभ है। ऐसा प्रतीत होता है कि इस शब्द की उत्पत्ति धातुकर्म शब्दावली में हुई है: किसी अयस्क का उसकी धातु में कमी करना। अपचयन ऑक्सीकरण के बिल्कुल विपरीत है। ऑक्सीकरण इसके साथ-साथ कमी के बिना नहीं हो सकता; अर्थात्, इलेक्ट्रॉनों को तब तक खोया नहीं जा सकता जब तक कि कोई अन्य चीज़ उन्हें प्राप्त न कर ले।
प्रयोगशाला अनुसंधान
आपको दिए गए कार्य, जैसा कि पहले थे, लघु शोध पत्र हैं। प्रयोगों के लिए ऐसी प्रतिक्रियाओं का चयन किया गया जो न केवल रसायन विज्ञान में, बल्कि पारिस्थितिकी में भी महत्वपूर्ण हैं। सभी प्रयोगों को पूरा करना बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है - उनमें से चुनें जिनमें आपकी रुचि हो। छोटे समूहों (2-3 लोगों) में काम करने की सलाह दी जाती है। यह प्रयोग के समय को कम करता है, त्रुटियों से बचाता है और, सबसे महत्वपूर्ण बात, आपको वैज्ञानिक संचार में संलग्न होने की अनुमति देता है, जिससे वैज्ञानिक भाषा विकसित होती है।
1. हाइड्रोजन पेरोक्साइड के रेडॉक्स गुण।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच 2 ओ 2 सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण एजेंट है जिसका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में, प्रौद्योगिकी में और कार्बनिक संदूषकों से पानी को शुद्ध करते समय किया जाता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक पर्यावरण अनुकूल ऑक्सीकरण एजेंट है, क्योंकि इसके अपघटन उत्पाद - ऑक्सीजन और पानी - पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं। जैविक ऑक्सीकरण-कमी प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पेरोक्साइड कार्बनिक यौगिकों की भूमिका ज्ञात है।
घरेलू और शैक्षिक उद्देश्यों के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड के 3-6% समाधान आमतौर पर पानी में पतला करके 30% समाधान से तैयार किए जाते हैं। भंडारण के दौरान हाइड्रोजन पेरोक्साइड विघटित हो जाता है, जिससे ऑक्सीजन निकलती है (कसकर बंद किए गए डिब्बों में भंडारित नहीं किया जा सकता!). हाइड्रोजन पेरोक्साइड की सांद्रता जितनी कम होगी, यह उतना ही अधिक स्थिर होगा। अपघटन को धीमा करने के लिए फॉस्फोरिक, सैलिसिलिक एसिड और अन्य पदार्थ मिलाएं। लौह, तांबा, मैंगनीज के लवण और एंजाइम कैटालेज का हाइड्रोजन पेरोक्साइड पर विशेष रूप से मजबूत प्रभाव पड़ता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड का 3% घोल मुंह धोने और स्टामाटाइटिस और गले में खराश के लिए गरारे करने के लिए दवा में उपयोग किया जाता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड का 30% घोल कहा जाता है पेरिहाइड्रोल. पेरिहाइड्रोल विस्फोटक नहीं है. जब पेरिहाइड्रॉल त्वचा पर लग जाता है तो इससे जलन, जलन, खुजली और छाले हो जाते हैं और त्वचा सफेद हो जाती है। जले हुए स्थान को तुरंत पानी से धोना चाहिए। पेरिहाइड्रोल का उपयोग दवा में पीप घावों के इलाज और स्टामाटाइटिस के लिए मसूड़ों के इलाज के लिए किया जाता है। कॉस्मेटोलॉजी में इसका उपयोग चेहरे की त्वचा पर उम्र के धब्बे हटाने के लिए किया जाता है। कपड़ों पर लगे हाइड्रोजन पेरोक्साइड के दाग को हटाया नहीं जा सकता। कपड़ा उद्योग में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग ऊन और रेशम, साथ ही फर को ब्लीच करने के लिए किया जाता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के संकेंद्रित (90-98%) समाधानों का उत्पादन लगातार बढ़ रहा है। ऐसे समाधानों को सोडियम पाइरोफॉस्फेट Na 4 P 2 O 7 के साथ एल्यूमीनियम कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है। सांद्रित घोल विस्फोटक रूप से विघटित हो सकते हैं। 700 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्साइड उत्प्रेरक पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड का एक केंद्रित समाधान जल वाष्प और ऑक्सीजन में टूट जाता है, जो जेट इंजन में ईंधन के लिए ऑक्सीडाइज़र के रूप में कार्य करता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड ऑक्सीकरण और अपचायक दोनों गुण प्रदर्शित कर सकता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लिए ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका अधिक विशिष्ट है:
एच 2 ओ 2 + 2 एच + + 2 इ= 2एच 2 ओ,
उदाहरण के लिए प्रतिक्रिया में:
2KI + H 2 O 2 + H 2 SO 4 = I 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O.
कम करने वाले एजेंट के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड:
1) अम्लीय वातावरण में:
एच 2 ओ 2 - 2 इ= ओ 2 + 2एच + ;
2) बुनियादी (क्षारीय) वातावरण में:
एच 2 ओ 2 + 2ओएच - – 2 इ= ओ 2 + 2एच 2 ओ.
प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:
1) अम्लीय वातावरण में:
2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O;
2) मुख्य वातावरण में:
2KMnO 4 + H 2 O 2 + 2KOH = 2K 2 MnO 4 + O 2 + 2H 2 O
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के ऑक्सीकरण गुण अम्लीय वातावरण में अधिक स्पष्ट होते हैं, और कम करने वाले गुण क्षारीय वातावरण में अधिक स्पष्ट होते हैं।
1ए. हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन.
एक परखनली में 2-3 मिलीलीटर हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल डालें और घोल को पानी के स्नान में गर्म करें। गैस निकलना शुरू हो जाना चाहिए. (कौन सा?)प्रयोगात्मक रूप से साबित करें कि यह वही गैस है जिसे आप प्राप्त करने की उम्मीद करते हैं।
मैंगनीज डाइऑक्साइड का एक दाना हाइड्रोजन पेरोक्साइड के घोल के साथ एक अन्य परखनली में डालें। सिद्ध कीजिए कि वही गैस निकलती है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के लिए समीकरण और इलेक्ट्रॉनों की स्वीकृति और रिहाई के लिए अलग से समीकरण लिखें। यह किस प्रकार की रेडॉक्स प्रतिक्रिया है?
प्रतिक्रिया की ईएमएफ की गणना करें यदि:
इन दोनों प्रतिक्रियाओं में से किसमें इलेक्ट्रॉन दान करने की क्षमता अधिक है और इसे विपरीत दिशा में फिर से लिखा जाना चाहिए? प्रतिक्रिया ईएमएफ के मूल्य से, गणना करें जीप्रतिक्रिया और संतुलन स्थिरांक.
परिणामों की तुलना करें जीऔर थर्मोडायनामिक डेटा से प्राप्त संतुलन स्थिरांक:
क्या आपकी गणना के परिणाम समान हैं? अगर नतीजों में कुछ विसंगति है तो उसका कारण जानने का प्रयास करें।
1बी. हाइड्रोजन पेरोक्साइड का पता लगाना।
सल्फ्यूरिक एसिड से पतला और अम्लीकृत पोटेशियम आयोडाइड के घोल (2-3 मिली) में हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल की कुछ बूंदें मिलाएं। घोल पीला-भूरा हो जाएगा. जब इसमें स्टार्च के घोल की कुछ बूंदें डाली जाती हैं तो मिश्रण का रंग तुरंत नीला हो जाता है। प्रतिक्रिया समीकरण लिखें (आप जानते हैं कि बनने वाले पदार्थ!).
यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रतिक्रिया संभव है, प्रतिक्रिया की ईएमएफ की गणना करें (आपको जिस प्रतिक्रिया की आवश्यकता है उसे चुनें):
पहली सदी ब्लैक लेड सल्फाइड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड।
पुराने उस्तादों ने अपने चित्रों को सीसा सफेद के आधार पर तैयार किए गए पेंट से चित्रित किया, जिसमें सफेद मूल कार्बोनेट 2PbCO 3 Pb(OH) 2 शामिल था। समय के साथ, सफेद लेड काला हो जाता है, और इस पर आधारित पेंट हाइड्रोजन सल्फाइड की क्रिया के कारण रंग बदलते हैं, और ब्लैक लेड सल्फाइड PbS बनता है। यदि पेंटिंग को हाइड्रोजन पेरोक्साइड के पतले घोल से सावधानीपूर्वक पोंछा जाए, तो लेड सल्फाइड सफेद लेड सल्फेट PbSO4 में बदल जाता है और पेंटिंग लगभग पूरी तरह से अपने मूल स्वरूप में लौट आती है।
एक परखनली में लेड नाइट्रेट Pb(NO 3) 2 या लेड एसीटेट Pb(CH 3 COO) 2 के 0.1 M घोल का 1-2 ml डालें। (फार्मेसियों में लेड लोशन के रूप में बेचा जाता है). थोड़ा सा हाइड्रोजन सल्फाइड या सोडियम सल्फाइड घोल डालें। परिणामी काले अवक्षेप से घोल निकालें और इसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड के घोल से उपचारित करें। प्रतिक्रिया समीकरण लिखें.
सभी सीसा यौगिक जहरीले होते हैं!
1 वर्ष हाइड्रोपेराइट से हाइड्रोजन पेरोक्साइड का घोल तैयार करना।
यदि आप हाइड्रोजन पेरोक्साइड का समाधान प्राप्त करने में असमर्थ हैं, तो प्रयोगशाला कार्य के लिए आप हाइड्रोपेराइट का उपयोग कर सकते हैं, जिसकी गोलियाँ फार्मेसी में खरीदी जा सकती हैं।
हाइड्रोपेराइट यूरिया (यूरिया) NH 2 CONH 2 H 2 O 2 के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड का एक जटिल यौगिक है। पानी में घोलने पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड और यूरिया NH 2 CONH 2 का घोल प्राप्त होता है। एंटीसेप्टिक के रूप में और बालों को रंगते समय हाइड्रोजन पेरोक्साइड के घोल के बजाय हाइड्रोपेराइट के घोल का उपयोग किया जाता है। मुंह और गले को कुल्ला करने के लिए, एक गिलास पानी (0.25% हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल) में 1 गोली घोलें। हाइड्रोपेराइट की एक गोली का वजन 1.5 ग्राम है और यह 15 मिलीलीटर के बराबर है
(1 बड़ा चम्मच) 3% हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल।
गणना करें कि लगभग 1% हाइड्रोजन पेरोक्साइड समाधान प्राप्त करने के लिए हाइड्रोपेराइट की कितनी गोलियाँ 100 मिलीलीटर पानी में घोली जानी चाहिए। हाइड्रोपेराइट की एक गोली से ऑक्सीजन की कितनी मात्रा (n.o.) प्राप्त की जा सकती है?
प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करें कि हाइड्रोपेराइट की एक गोली से कितने मिलीलीटर ऑक्सीजन प्राप्त की जा सकती है। डिवाइस के लिए एक डिज़ाइन प्रस्तावित करें और इसे असेंबल करें। जारी ऑक्सीजन की मात्रा को सामान्य स्थिति में कम करें। अधिक सटीक गणना परिणाम प्राप्त करने के लिए, आप समाधान के ऊपर पानी के वाष्प दबाव को ध्यान में रख सकते हैं, जो कमरे के तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) पर लगभग 2300 Pa के बराबर है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड (पेरोक्साइड) एक रंगहीन, सिरप जैसा तरल है जिसका घनत्व - पर जम जाता है। यह एक बहुत ही नाजुक पदार्थ है जो विस्फोटक तरीके से पानी और ऑक्सीजन में विघटित हो सकता है, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है:
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के जलीय घोल अधिक स्थिर होते हैं; ठंडी जगह पर इन्हें काफी लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। पेरीहाइड्रोल, वह समाधान जो बिक्री पर जाता है, इसमें शामिल है। इसमें, साथ ही हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अत्यधिक संकेंद्रित घोल में स्थिरीकरण करने वाले योजक होते हैं।
उत्प्रेरकों द्वारा हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन तेज हो जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप हाइड्रोजन पेरोक्साइड के घोल में थोड़ा सा मैंगनीज डाइऑक्साइड डालते हैं, तो एक हिंसक प्रतिक्रिया होती है और ऑक्सीजन निकलती है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन को बढ़ावा देने वाले उत्प्रेरकों में तांबा, लोहा, मैंगनीज, साथ ही इन धातुओं के आयन शामिल हैं। इन धातुओं के पहले से ही निशान क्षय का कारण बन सकते हैं।
हाइड्रोजन के दहन के दौरान हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में बनता है, लेकिन हाइड्रोजन लौ के उच्च तापमान के कारण, यह तुरंत पानी और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है।
चावल। 108. अणु की संरचना की योजना। कोण करीब है, कोण करीब है. लिंक की लंबाई: .
हालाँकि, यदि आप बर्फ के टुकड़े पर हाइड्रोजन लौ निर्देशित करते हैं, तो परिणामी पानी में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अंश पाए जा सकते हैं।
ऑक्सीजन पर परमाणु हाइड्रोजन की क्रिया से हाइड्रोजन पेरोक्साइड भी उत्पन्न होता है।
उद्योग में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन मुख्य रूप से इलेक्ट्रोकेमिकल तरीकों से किया जाता है, उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड या अमोनियम हाइड्रोजन सल्फेट के घोल का एनोडिक ऑक्सीकरण, जिसके बाद परिणामी पेरोक्सोडिसल्फ्यूरिक एसिड का हाइड्रोलिसिस होता है (§ 132 देखें)। इस मामले में होने वाली प्रक्रियाओं को निम्नलिखित चित्र द्वारा दर्शाया जा सकता है:
हाइड्रोजन पेरोक्साइड में, हाइड्रोजन परमाणु सहसंयोजक रूप से ऑक्सीजन परमाणुओं से बंधे होते हैं, जिनके बीच एक सरल बंधन भी होता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड की संरचना को निम्नलिखित संरचनात्मक सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: H-O-O-H.
अणुओं में महत्वपूर्ण ध्रुवता होती है, जो उनकी स्थानिक संरचना का परिणाम है (चित्र 106)।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड अणु में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच के बंधन ध्रुवीय होते हैं (साझा इलेक्ट्रॉनों के ऑक्सीजन की ओर विस्थापन के कारण)। इसलिए, एक जलीय घोल में, ध्रुवीय पानी के अणुओं के प्रभाव में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड हाइड्रोजन आयनों को विभाजित कर सकता है, यानी इसमें अम्लीय गुण होते हैं। हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक जलीय घोल में एक बहुत ही कमजोर डिबासिक एसिड है; यह थोड़ी मात्रा में ही सही, आयनों में विघटित हो जाता है:
द्वितीय चरण पृथक्करण
व्यावहारिक रूप से कोई लीक नहीं। यह पानी की उपस्थिति से दबा हुआ है, एक ऐसा पदार्थ जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड की तुलना में अधिक हद तक अलग होकर हाइड्रोजन आयन बनाता है। हालाँकि, जब हाइड्रोजन आयन बंधते हैं (उदाहरण के लिए, जब क्षार को घोल में डाला जाता है), तो दूसरे चरण में पृथक्करण होता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड कुछ क्षारों के साथ सीधे प्रतिक्रिया करके लवण बनाता है।
इस प्रकार, जब हाइड्रोजन पेरोक्साइड बेरियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल पर कार्य करता है, तो हाइड्रोजन पेरोक्साइड के बेरियम नमक का अवक्षेप अवक्षेपित होता है:
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लवणों को पेरोक्साइड या पेरोक्साइड कहा जाता है। इनमें धनात्मक रूप से आवेशित धातु आयन और ऋणात्मक रूप से आवेशित आयन होते हैं, जिनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना को आरेख द्वारा दर्शाया जा सकता है:
हाइड्रोजन पेरोक्साइड में ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण डिग्री -1 है, यानी, पानी में ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण डिग्री और आणविक ऑक्सीजन (0) के बीच इसका एक मध्यवर्ती मूल्य है। इसलिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड में ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों के गुण होते हैं, यानी, यह रेडॉक्स द्वैत प्रदर्शित करता है। फिर भी, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणाली की मानक क्षमता के बाद से, यह ऑक्सीकरण गुणों की अधिक विशेषता है
जिसमें यह ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है, 1.776 V के बराबर है, जबकि विद्युत रासायनिक प्रणाली की मानक क्षमता
जिसमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक कम करने वाला एजेंट है, 0.682 V के बराबर है। दूसरे शब्दों में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड उन पदार्थों को ऑक्सीकरण कर सकता है जो 1.776 V से अधिक नहीं हैं, और केवल उन्हें कम कर सकते हैं जो 0.682 V से अधिक हैं। तालिका के अनुसार। 18 (पेज 277 पर) आप देख सकते हैं कि पहले समूह में कई और पदार्थ शामिल हैं।
प्रतिक्रियाओं के उदाहरण जिनमें यह ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है उनमें पोटेशियम नाइट्राइट का ऑक्सीकरण शामिल है
और पोटेशियम आयोडाइड से आयोडीन को अलग करना:
इसका उपयोग कपड़े और फर को ब्लीच करने के लिए किया जाता है, दवा में उपयोग किया जाता है (3% समाधान एक कीटाणुनाशक है), खाद्य उद्योग में (खाद्य उत्पादों को डिब्बाबंद करने के लिए), कृषि में बीजों के उपचार के लिए, साथ ही कई कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन में भी उपयोग किया जाता है। , पॉलिमर, और झरझरा सामग्री। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग रॉकेट विज्ञान में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग पुराने तेल चित्रों को नवीनीकृत करने के लिए भी किया जाता है जो हवा में हाइड्रोजन सल्फाइड के निशान के प्रभाव में सफेद लेड के काले लेड सल्फाइड में परिवर्तन के कारण समय के साथ काले हो गए हैं। जब ऐसे चित्रों को हाइड्रोजन पेरोक्साइड से धोया जाता है, तो लेड सल्फाइड सफेद लेड सल्फेट में ऑक्सीकृत हो जाता है:
और प्राकृतिक संसाधन
रसायन विज्ञान और पारिस्थितिकी विभाग
विघटन प्रतिक्रिया की दर का अध्ययन
उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड
गैसोमेट्रिक विधि द्वारा.
अनुशासन में "भौतिक और कोलाइडल रसायन विज्ञान"
विशेषता के लिए 060301.65 - फार्मेसी
वेलिकि नोवगोरोड
1 कार्य का उद्देश्य……………………………………………………………………..3
2 बुनियादी सैद्धांतिक सिद्धांत………………………………………….3
4 प्रायोगिक भाग………………………………………………4
4.1 मैंगनीज डाइऑक्साइड एमएनओ2 की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन……………………………………………………………………………….4
4.2 तापमान T2 पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन................................... ................ ................................................. ..................................6
रिपोर्ट की सामग्री के लिए 5 आवश्यकताएँ…………………………………………..6
6 नमूना परीक्षण प्रश्न और असाइनमेंट…………………………7
1 कार्य के उद्देश्य
1. तापमान T1 पर दर स्थिरांक, प्रतिक्रिया क्रम, अर्ध-जीवन निर्धारित करें।
2. जारी O2 की मात्रा बनाम समय का एक ग्राफ बनाएं और ग्राफ़िक रूप से आधा जीवन निर्धारित करें।
3. प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा निर्धारित करें, प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक की गणना करें।
2 बुनियादी सैद्धांतिक प्रावधान
कई तकनीकी प्रक्रियाओं, चिकित्सा और कृषि में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग इसके ऑक्सीकरण गुणों पर आधारित है। जलीय घोल में H2O2 के अपघटन की प्रक्रिया स्वतःस्फूर्त होती है और इसे समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:
Н2О2®Н2О +1/2 О2
उत्प्रेरक का उपयोग करके प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है। ये आयन और धनायन हो सकते हैं, उदाहरण के लिए CuSO4 (सजातीय उत्प्रेरण)। ठोस उत्प्रेरक (कोयला, धातु, लवण और धातु ऑक्साइड) भी H2O2 के अपघटन पर त्वरित प्रभाव डालते हैं। H2O2 अपघटन की विषम उत्प्रेरक प्रतिक्रिया का मार्ग माध्यम के पीएच, सतह की स्थिति और उत्प्रेरक जहरों से प्रभावित होता है, उदाहरण के लिए C2H5OH, CO, HCN, H2S।
पौधों, जानवरों और मनुष्यों की कोशिकाओं में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्प्रेरक अपघटन भी होता है। यह प्रक्रिया एंजाइम कैटालेज़ और पेरोक्सीडेज़ की कार्रवाई के तहत की जाती है, जो गैर-जैविक प्रकृति के उत्प्रेरक के विपरीत, असाधारण रूप से उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और कार्रवाई की विशिष्टता रखते हैं।
H2O2 का अपघटन O2 के विमोचन के साथ होता है। जारी ऑक्सीजन की मात्रा विघटित हाइड्रोजन पेरोक्साइड की मात्रा के समानुपाती होती है। कार्य गैसोमेट्रिक विधि का उपयोग करता है।
3 सुरक्षा आवश्यकताएँ
इस प्रयोगशाला कार्य को करते समय, आपको रासायनिक प्रयोगशाला में कार्य के सामान्य नियमों का पालन करना चाहिए।
4 प्रायोगिक भाग
4.1 मैंगनीज डाइऑक्साइड की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटनएमएनओ2 .
प्रयोग शुरू करने से पहले, एक उत्प्रेरक तैयार करना आवश्यक है: कांच की छड़ के एक छोटे टुकड़े को बीएफ गोंद या स्टार्च पेस्ट से चिकना करें। केवल सिरे को गोंद से चिकना करना आवश्यक है, वॉच ग्लास पर थोड़ा सा MnO2 पाउडर डालें, छड़ी के सिरे को पाउडर से छुएं ताकि MnO2 की थोड़ी मात्रा ग्लास पर बनी रहे। गोंद को कई मिनट (1-2 मिनट) तक सुखाया जाता है। H2O2 एकत्र करने के लिए सिस्टम के अंदर के दबाव को वायुमंडलीय दबाव में लाया जाना चाहिए: प्रतिक्रिया ट्यूब के स्टॉपर को खोलें और ब्यूरेट में पानी के स्तर को शून्य पर सेट करने के लिए एक बराबर फ्लास्क का उपयोग करें।
H2O2 अपघटन की दर को मापने के लिए उपकरण का आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।
पानी
 |
H2O2 के साथ टेस्ट ट्यूब
Gif' width='10'>.gif' width='10'> उत्प्रेरक
चित्र 1 - H2O2 अपघटन की गतिकी का अध्ययन करने के लिए उपकरण।
एक पिपेट या मापने वाले सिलेंडर का उपयोग करके, 3% H2O2 समाधान के 2 मिलीलीटर को मापें और इसे टेस्ट ट्यूब 1 में डालें। यदि प्रयोग कमरे के तापमान पर किया जाता है, तो प्रयोगात्मक डेटा को रिकॉर्ड करने के लिए एक स्टॉपवॉच और एक टेबल तैयार करें परखनली में कांच की छड़ का एक टुकड़ा। प्रतिक्रिया पात्र को डाट से बंद करें। पहले 30 सेकंड के बाद निकलने वाली ऑक्सीजन की मात्रा रिकॉर्ड करें, फिर अंतराल को 1 मिनट तक बढ़ाया जा सकता है।
जैसे ही ब्यूरेट में तरल स्तर कम हो जाता है, बराबर करने वाले फ्लास्क को नीचे कर दिया जाता है ताकि ब्यूरेट और फ्लास्क में तरल स्तर में बदलाव न हो, स्तरों में अंतर न्यूनतम हो।
प्रतिक्रिया तब पूर्ण मानी जाती है जब ब्यूरेट में तरल का स्तर गिरना बंद हो जाता है।
यदि प्रतिक्रिया पात्र को एक गिलास गर्म पानी में रखा जाए तो H2O2 -V¥ के पूर्ण अपघटन के अनुरूप ऑक्सीजन की मात्रा प्राप्त की जा सकती है। टेस्ट ट्यूब को कमरे के तापमान तक ठंडा करने के बाद। फिर H2O2 के पूर्ण अपघटन के अनुरूप O2 की मात्रा निर्धारित की जाती है।
तालिका - प्रायोगिक डेटा
यह मानते हुए कि प्रतिक्रिया पहले क्रम की है, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना पहले क्रम के गतिज समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
प्रयोग के परिणामों के आधार पर, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के औसत मूल्य की गणना की जाती है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड के आधे जीवन की गणना समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
दर स्थिरांक के औसत मान का उपयोग करके t0.5 = 0.693/k।
दर स्थिरांक और आधा जीवन निर्भरता Vt = f (t) और ln(V¥ - Vt) = f (t) का उपयोग करके ग्राफ़िक रूप से निर्धारित किया जाता है, जो चित्र 2 और चित्र में प्रस्तुत किया गया है। 3. दो तरीकों से प्राप्त परिणामों की तुलना करें - विश्लेषणात्मक और ग्राफिकल।
V¥https://pandia.ru/text/80/128/images/image032_11.gif" width=”211” ऊंचाई=”12”>.gif” width=”616” ऊंचाई=”64”>
टी, टकसाल टी, मिनट
चावल। 2 - निर्भरता वीटी = एफ(टी) चित्र 3 - निर्भरता एलएन(वी¥ - वीटी) = एफ(टी)
4.2 तापमान T2 पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन
प्रतिक्रिया पात्र को पानी के स्नान या एक गिलास पानी में तापमान T2 (शिक्षक के निर्देशानुसार) पर रखकर प्रयोग दोहराया जाता है। डेटा तालिका में दर्ज किया गया है:
दो अलग-अलग तापमानों पर दर स्थिरांक k1 और k2 को जानकर, हम अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके सक्रियण ऊर्जा Ea की गणना कर सकते हैं:
ईए = 
इसके अलावा, आप वान्ट हॉफ के नियम का उपयोग करके तापमान गुणांक की गणना कर सकते हैं:
k2/k1 = γ ∆t/10
5 रिपोर्ट सामग्री आवश्यकताएँ
रिपोर्ट में शामिल होना चाहिए:
1. कार्य का उद्देश्य;
2. पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान जारी ऑक्सीजन की मात्रा को मापने के परिणाम;
3. हाइड्रोजन पेरोक्साइड की प्रतिक्रिया दर स्थिरांक और अर्ध-जीवन (आधा-रूपांतरण) की गणना;
4. निर्भरता का ग्राफ Vt = f(t) और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के आधे जीवन के ग्राफिकल निर्धारण के परिणाम;
5. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक निर्धारित करने के लिए ln(V¥ – Vt) = f(t) का ग्राफ;
6. ऊंचे तापमान पर पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान जारी ऑक्सीजन की मात्रा के माप और प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना के परिणाम;
7. अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके सक्रियण ऊर्जा की गणना और वान्ट हॉफ नियम का उपयोग करके प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक की गणना;
8. निष्कर्ष.
6 नमूना परीक्षण प्रश्न और कार्य
1. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक इस पर निर्भर करता है:
क) अभिकर्मकों की प्रकृति;
बी) तापमान;
ग) अभिकर्मकों की सांद्रता;
घ) प्रतिक्रिया शुरू होने के बाद से बीता हुआ समय।
2. प्रतिक्रिया का क्रम
क) औपचारिक मूल्य;
बी) केवल प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित;
ग) सैद्धांतिक रूप से गणना की जा सकती है;
d) समीकरण υ = k · CAp · CBq में घातांक p + q के योग के बराबर है।
3. रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा
क) अणुओं के बीच टकराव को सक्रिय करने के लिए आवश्यक अणुओं की औसत ऊर्जा की तुलना में अतिरिक्त ऊर्जा;
बी) अभिकर्मकों की प्रकृति पर निर्भर करता है;
ग) जे/मोल में मापा जाता है;
d) जब एक उत्प्रेरक को सिस्टम में पेश किया जाता है तो यह बढ़ जाता है।
4. एक निश्चित रेडियोधर्मी आइसोटोप का आधा जीवन 30 दिन है। उस समय की गणना करें जिसके बाद आइसोटोप की मात्रा मूल का 10% होगी।
5. एक निश्चित तापमान पर प्रथम कोटि की प्रतिक्रिया 30 मिनट में 25% बढ़ जाती है। आरंभिक पदार्थ की अर्ध-आयु की गणना करें।
6. यदि प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 3 है, तो तापमान 40K बढ़ने पर प्रतिक्रिया दर कितनी गुना बढ़ जाएगी?
7. तापमान में 40K की वृद्धि के साथ, एक निश्चित प्रतिक्रिया की दर 39.06 गुना बढ़ गई। प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक निर्धारित करें।
उत्प्रेरक के प्रभाव में और तरल साबुन की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन सबसे सुंदर रासायनिक प्रयोगों में से एक है। रूसी भाषा के साहित्य में, इस प्रयोग का कोई विशिष्ट नाम नहीं है; अंग्रेजी भाषा के स्रोतों में इसे एलीफैंट्स टूथपेस्ट कहा जाता है, जो अनूदित रूप से ऐसा लगता है हाथी का टूथपेस्ट.
प्रयोग के लिए आपको 30-50% हाइड्रोजन पेरोक्साइड (पेरहाइड्रोल), थोड़ा तरल डिटर्जेंट (जो बहुत अधिक स्थिर फोम देता है) और एक हाइड्रोजन पेरोक्साइड अपघटन उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। जब पेरोक्साइड उत्प्रेरक के संपर्क में आता है, तो ऑक्सीजन सक्रिय रूप से निकलती है, और तरल साबुन की उपस्थिति के कारण, बहुत सारा झाग बनता है (थोड़े समय के लिए)। मिश्रण में अक्सर रंग मिलाए जाते हैं, जो फोम को अलग-अलग रंगों में रंग देते हैं। फ्लास्क या सिलेंडर के उद्घाटन से फूटने वाली फोम की धारा अक्सर "हाथी टूथपेस्ट" जैसी होती है।
विभिन्न पदार्थों और मिश्रणों का उपयोग हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के लिए उत्प्रेरक के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए: कॉपर अमोनिया, पोटेशियम आयोडाइड और यहां तक कि एक खमीर निलंबन।
मैं पहले भी यह प्रयोग कर चुका हूं, लेकिन मैंने अपने पुराने नोट्स को देखने की जहमत नहीं उठाई और परिणामस्वरूप, पहला प्रयोग काम नहीं आया। मैंने 7.5 ग्राम कॉपर सल्फेट लिया, इसमें 30 मिलीलीटर सांद्र अमोनिया घोल मिलाया और अच्छी तरह मिलाया। घोल को एक लीटर फ्लास्क में डाला गया, इसमें 50 मिली गाला लिक्विड डिशवॉशिंग डिटर्जेंट और 80 मिली डिस्टिलेट मिलाया गया और फिर से मिलाया गया। मैंने रेफ्रिजरेटर से लिया गया 100 मिलीलीटर पेरिहाइड्रोल फ्लास्क में डाला। या यों कहें, मैंने इसे डालने की कोशिश की: एक हिंसक प्रतिक्रिया शुरू हुई, परिणामस्वरूप मेरे पास पेरिहाइड्रॉल का लगभग 1/3 जोड़ने का समय नहीं था। पेरोक्साइड का तेजी से विघटन हुआ, लेकिन प्रयोग घृणित निकला: थोड़ा झाग था।
फिर मैंने पुराने रिकॉर्ड देखे. यह पता चला कि पिछली बार मैंने बिल्कुल अलग मात्रा में पदार्थ लिए थे:
"300 मिलीलीटर शंक्वाकार फ्लास्क में, 10-20 मिलीलीटर तरल गाला डिशवॉशिंग डिटर्जेंट (या कोई समान डिटर्जेंट) डालें। दूसरे फ्लास्क में, 3-4 ग्राम कॉपर सल्फेट को मजबूत अमोनिया घोल की अधिकता में घोलें (अमोनिया को तांबे तक मिलाएं) सल्फेट पूरी तरह से घुल जाएगा) नीला कॉपर (II) अमोनिया बनता है:
CuSO 4 + 6NH 3 + 2H 2 O = (OH) 2 + (NH 4) 2 SO 4
कॉपर अमोनिया घोल को डिटर्जेंट फ्लास्क में डालें और अच्छी तरह मिलाएँ। फ्लास्क को मेज पर रखें और तुरंत इसमें 30-50% हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल का 50-100 मिलीलीटर डालें। गैस का तीव्र उत्सर्जन होगा। फ्लास्क से झाग का फव्वारा फूट पड़ेगा। कुछ ही सेकंड में फ्लास्क के चारों ओर का पूरा स्थान फोम की एक बड़ी गांठ से भर जाएगा। फोम से भाप उठेगी - हाइड्रोजन पेरोक्साइड की अपघटन प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है। हमारे प्रयोगों में, परिणामी फोम की ऊंचाई और चौड़ाई लगभग 60 सेमी थी।"
दूसरे शब्दों में कहें तो कॉपर अमोनिया और तरल साबुन कम लेना पड़ा।
दूसरे प्रयोग के लिए, मैंने 300 मिलीलीटर शंक्वाकार फ्लास्क, 2 ग्राम कॉपर सल्फेट लिया, जिसमें मैंने 20% केंद्रित अमोनिया घोल मिलाया। कॉपर सल्फेट घुलने के बाद इसमें 20 मिलीलीटर गाला लिक्विड डिशवॉशिंग डिटर्जेंट डालें और मिलाएं। मैंने 70 मिलीलीटर हाइड्रोजन पेरोक्साइड लिया, लेकिन केवल 50 मिलीलीटर जोड़ने में कामयाब रहा - सक्रिय फोम बनना शुरू हो गया।
फ्लास्क से निकला झाग वास्तव में एक ट्यूब से निचोड़ा हुआ टूथपेस्ट जैसा था। कॉपर अमोनिया के कारण, नीले रंग की धारियाँ फोम के साथ खिंचती हैं। प्रयोग अच्छा रहा, लेकिन विघटन धीमा था और इसमें 2.5 मिनट से अधिक का समय लगा।
मुझे याद आया कि मैंने लेख में वर्णित प्रयोग किया था
